地面组合扣件式钢管脚手架设计计算书

'组合扣件式(落地+拉吊卸荷)钢管脚手架设计计算书1.计算参数设定（1）脚手架基本参数建筑物最大标高+57.30m，脚手架起搭标高为0m,脚手架最大标高+59.10m，采用单管落地+拉吊卸荷的搭设形式，设3个拉吊段分别是+14.50～+26.50m,+26.50～+38.50m,+38.50～+59.10m。拉吊卸荷采用Φ16mm钢丝绳@1.50m,吊环Φ18mm。脚手架采用Φ48×3.0钢管，内立杆离墙0.15m；立杆步距h=1.80m，立杆纵距La=1.50m，立杆横距0.80m；纵向水平杆在上，横向水平杆上设有1根纵向水平杆；连墙件按每层两跨布置，脚手架满铺冲压钢脚手板。脚手架不完全卸荷采用：增加2步距。（2）钢管截面特征钢管Φ48×3.0mm，截面积A=424mm2，惯性矩I=107800mm4，截面模量W=4490mm3，回转半径i=15.9mm，每米长质量0.0326kN/m，Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=205N/mm2，弹性模量E=206000N/mm2。（3）荷载标准值1）永久荷载标准值每米立杆承受的结构自重标准值为0.1069kN/m采用冲压钢脚手板,自重标准值为0.30kN/m2栏杆与挡板采用栏杆、竹串片脚手板挡板,自重标准值为0.17kN/m，脚手架上吊挂的安全设施（安全网）自重标准值为0.010kN/m22）施工均布活荷载标准值装修脚手架为2.00kN/m2,结构脚手架为3.00kN/m23）风荷载风压高度变化系数μz=0.65；地面粗糙度按C类挡风系数=0.800,,背靠建筑物按敞开、框架和开洞墙计算，则脚手架风荷载体型系数μs=1.0=1.0×0.800=0.800,工程位于广东台山,基本风压ω0=0.35kN/m22.纵向水平杆验算（1）荷载计算钢管自重GK1=0.0326kN/m；脚手板自重GK2=0.30×0.40=0.12kN/m；施工活荷载QK=3.00×0.40=1.20kN/m；作用于纵向水平杆上线荷载标准值永久荷载：q1=1.2×(0.0326+0.12)=0.18kN/m,施工活荷载：q2=1.4×1.20=1.68kN/m（2）纵向水平杆受力计算每根钢管长约6.00m，按四跨连续梁计算,L=1.50m。1）抗弯强度验算弯矩系数KM1=-0.107,M1=KM1q1L2=-0.107×0.18×1.502=-0.04kN·m弯矩系数KM2=-0.121,M2=KM2q2L2=-0.121×1.68×1.502=-0.46kN·mMmax=M1+M2=0.04+0.46=0.50kN·m,σ=Mmax/W=0.50×106/4490=111.36kN·m纵向杆的抗弯强度σ=111.36N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。2）挠度验算第9页，共9页 挠度系数Kυ1=0.632,υ1=Kυ1q1L4/(100EI)=0.632×(0.18/1.2)×(1500)4/(100EI)=0.22mm挠度系数Kυ2=0.967,υ2=Kυ2q2L4/(100EI)=0.967×(1.68/1.4)×(1500)4/(100EI)=2.65mmυmax=υ1+υ2=0.22+2.65=2.87mm纵向杆的υmax=2.87mm＜[υ]=L/150=10mm与10mm,满足要求。3）最大支座反力Rq1=1.143×0.18×1.50=0.31kN,Rq2=1.223×1.68×1.50=3.08kN,Rmax=Rq1+Rq2=0.31+3.08=3.39kN3.横向水平杆验算（1）荷载计算钢管自重gk1=0.0326kN/m中间纵向水平杆传递支座反力R中=Rmax=3.39kN,旁边纵向水平杆传递支座反力R边=Rmax/2=1.70kN（2）横向水平杆受力计算按单跨简支梁计算，跨度为：L=0.80m1)抗弯强度验算Mmax=qL2/8＋R中L/4=0.0326×0.80×0.80/8＋3.39×0.80/4=680000N·mm=0.68kN·mσ=Mmax/W=680000/4490=151.45N/mm2横向水平杆的抗弯强度σ=151.45N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。2）挠度验算集中荷载产生的挠度为:υ1=Pl3/(48EI)=3390×8003/(48EI)=1.63mm均布荷载产生的挠度为:υ2=5qL4/384EI=5×0.0326×8004/(384EI)=0.01mmυmax=υ1＋υ2=1.63+0.01=1.64mm横向水平杆的υmax=1.64mm＜[υ]=L/150=5.33mm与10mm,满足要求。4.横向水平杆与立杆的连接扣件抗滑验算R=R中＋Gk1L/2=3.39＋0.0326×0.40=3.40kN横向水平杆与立杆连接扣件R=3.40kN＜Rc=8.0kN(Rc为扣件抗滑承载力设计值),满足要求。5.立杆容许长细比验算计算长度附加系数k=1.0；考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数μ=1.50立杆步距h=1.80m；立杆计算长度Lo=kμh=1.0×1.50×1.80=2.70m=2700mm长细比λ=Lo/i=2700/15.9=169.81立杆长细比λ=169.81＜[210],满足要求。第9页，共9页 轴心受压稳定性系数Lo=kμh=1.155×1.50×1.80=3.12m=3119mmλ=Lo/i=3119/15.9=196，查得=0.188。6.落地段立杆计算净高度14.50m,落地段计算高度为18.10m,脚手板铺9层。(1）荷载计算1)脚手架结构自重：NGlk=gkH=0.1069×18.10=1.93kN2)构配件自重：NG2k=1.62+2.30+0.27=4.19kN其中：脚手板重量：9×1.50×0.40×0.30=1.62kN栏杆、挡脚板重量：9×1.50×0.17=2.30kN安全网重量：18.10×1.50×0.010=0.27kN3)活荷包括：a.施工荷载按2层作业计算（其中1层为结构施工，1层装修施工）得：ΣNQk=1.50×0.80/2×(3.00+2.00)=3.00kNb.风荷载标准值计算风荷载标准值ωk=0.65×0.80×0.35=0.18kN/m2由风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4ωkLah2/10=0.9×1.4×0.18×1.50×1.80×1.80/10=0.11kN·m=110000N.mm(2）立杆稳定性验算立杆按各段间距增加2个步距验算（除顶层外）1)不组合风荷载时N=1.2(NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×(1.93+4.19)+1.4×3.00=11.54kNN/（A）=11.54×1000/(0.188×424)=144.77N/mm22)组合风荷载时N1=1.2（NGlk+NG2k）＋0.9×1.4ΣNQk=1.2×(1.93+4.19)+0.9×1.4×3.00=11.12kNN/（A）＋MW/W=11.12×1000/(0.188×424)＋110000/4490=164.00N/mm2立杆稳定性为164.00N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。7.立杆地基承载力计算立杆基础底面面积A=0.25mm2地基承载力标准值为fgk=120kN/m2地基承载力fg=120×0.40=48.00kN/m2上部荷载为F=11.54kN立杆基础底面的平均压力Pk=F/A=11.54/0.25=46.16kN/m2立杆基础底面的平均压力Pk=46.16kN/m2＜fg=48.00kN/m2,满足要求。8.拉吊卸荷段立杆8.1+38.50～+59.10m,拉吊段净高度为20.60m,拉吊段计算高度为20.60m,拉吊段底标高为+38.50m,脚手板铺11层。（1）荷载计算1)脚手架结构自重：NG1k=gkH=0.1069×20.60=2.20kN2)构配件自重：NG2k=1.98+2.81+0.31=5.10kN其中：脚手板重量：11×1.50×0.40×0.30=1.98kN栏杆、挡脚板重量：11×1.50×0.17=2.81kN安全网重量：20.60×1.50×0.010=0.31kN3)活荷载包括：a.施工荷载：NQk=1.50×0.80/2×(3.00+2.00)=3.00kNb.风荷载标准值计算第9页，共9页 拉吊段底离地高度+38.50m,μz=1.00;水平风荷载标准值ωk=1.00×0.80×0.35=0.28kN/m2由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:MW=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4ωkLah2/10=0.9×1.4×0.28×1.50×1.80×1.80/10=0.17kN·m=170000N·mm（2）立杆稳定性验算1)不组合风荷载时N1=1.2(NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×(2.20+5.10)+1.4×3.00=12.96kNN/（A）=12.96×1000/(0.188×424)=162.59N/mm22)组合风荷载时N1=1.2（NGlk+NG2k）＋0.9×1.4ΣNQk=1.2×(2.20+5.10)+0.9×1.4×3.00=12.54kNN/（A）＋MW/W=12.54×1000/(0.188×424)＋170000/4490=195.18N/mm2立杆稳定性为195.18N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。8.2+26.50～+38.50m,拉吊段净高度为12.00m,拉吊段计算高度为15.60m,拉吊段底标高为+26.50m,脚手板铺8层。（1）荷载计算1)脚手架结构自重：NG1k=gkH=0.1069×15.60=1.67kN2)构配件自重：NG2k=1.44+2.04+0.23=3.71kN其中：脚手板重量：8×1.50×0.40×0.30=1.44kN栏杆、挡脚板重量：8×1.50×0.17=2.04kN安全网重量：15.60×1.50×0.010=0.23kN3)活荷载包括：a.施工荷载：NQk=1.50×0.80/2×(3.00+2.00)=3.00kNb.风荷载标准值计算拉吊段底离地高度+26.50m,μz=0.88;水平风荷载标准值ωk=0.88×0.80×0.35=0.25kN/m2由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:MW=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4ωkLah2/10=0.9×1.4×0.25×1.50×1.80×1.80/10=0.15kN·m=150000N·mm（2）立杆稳定性验算1)不组合风荷载时N1=1.2(NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×(1.67+3.71)+1.4×3.00=10.66kNN/（A）=10.66×1000/(0.188×424)=133.73N/mm22)组合风荷载时N1=1.2（NGlk+NG2k）＋0.9×1.4ΣNQk=1.2×(1.67+3.71)+0.9×1.4×3.00=10.24kNN/（A）＋MW/W=10.24×1000/(0.188×424)＋150000/4490=161.87N/mm2立杆稳定性为161.87N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。8.3+14.50～+26.50m,拉吊段净高度为12.00m,拉吊段计算高度为15.60m,拉吊段底标高为+14.50m,脚手板铺8层。（1）荷载计算1)脚手架结构自重：NG1k=gkH=0.1069×15.60=1.67kN2)构配件自重：NG2k=1.44+2.04+0.23=3.71kN其中：脚手板重量：8×1.50×0.40×0.30=1.44kN栏杆、挡脚板重量：8×1.50×0.17=2.04kN安全网重量：15.60×1.50×0.010=0.23kN3)活荷载包括：a.施工荷载：NQk=1.50×0.80/2×(3.00+2.00)=3.00kNb.风荷载标准值计算拉吊段底离地高度+14.50m,μz=0.65;水平风荷载标准值ωk=0.65×0.80×0.35=0.18kN/m2第9页，共9页 由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:MW=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4ωkLah2/10=0.9×1.4×0.18×1.50×1.80×1.80/10=0.11kN·m=110000N·mm（2）立杆稳定性验算1)不组合风荷载时N1=1.2(NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×(1.67+3.71)+1.4×3.00=10.66kNN/（A）=10.66×1000/(0.188×424)=133.73N/mm22)组合风荷载时N1=1.2（NGlk+NG2k）＋0.9×1.4ΣNQk=1.2×(1.67+3.71)+0.9×1.4×3.00=10.24kNN/（A）＋MW/W=10.24×1000/(0.188×424)＋110000/4490=152.96N/mm2立杆稳定性为152.96N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。9.钢丝绳和吊环验算通过比较，以+14.50～+26.50m拉吊段的钢丝绳受力最大，故以此进行钢丝绳和吊环验算。（1）钢丝绳验算h=3.00m,La=0.80m,离墙距离=0.15m,N=10.66kN钢丝绳采用φ=16mm,α=0.85,K=8,K,=0.356,Ro=1570kN/mm2破断拉力总和F破=K,D2Ro=0.356×162×1570=143.08kN钢丝绳允许拉力[P]=F破α/K=143.08×0.85/8.00=15.20kNToa=10.66×(0.952+3.002)0.5/3.00=11.18kN,Tob=10.66×(0.152+3.002)0.5/3.00=10.67kN。钢丝绳承受拉力Toa=11.18kN<[P]=15.22kN,Tob=10.67kN<[P]=15.22kN，钢丝绳强度满足要求。（2）吊环验算吊环采用Φ18mm光面圆钢，As=3.14×(18/2)2=254mm2，f=65N/mm2fAs=2×65×254=33020N=33.02kN每个吊环承受的拉力为：N拉=Toa+Tob=11.18+10.67=21.85kN吊环允许拉力33.02kN＞N拉=21.85kN，满足要求。10.连墙件计算连墙件采用Φ48×3.0钢管,截面积为424mm2；f=205N/mm2按每个结构层花排设置,连墙件按每层两跨布置,脚手架最高59.10m连墙件轴向力设计值N1=N1W＋N0,其中:风压高度变化系数μz=1.20(标高+59.10m),基本风压ωo=0.35kN/m2;挡风系数=0.800,背靠建筑物按全封闭墙计算，则脚手架风荷载体型系数μs=1.0=1.0×0.800=0.800,风荷载标准值ωk,=1.20×0.800×0.35=0.34kN/m2N1W=1.4ωkAω=1.4×0.34×3.00×2×1.50=4.28kN连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力,按双排脚手架,取No=3.00kNN1=NlW＋N0=4.28+3.00=7.28kN(N1＜8kN采用单扣件，8kN≤N1＜16kN采用双扣件)第9页，共9页 14连墙件采用Φ48×3.0钢管,单扣件连接满足要求。L0=0.15+0.10=0.25m=250mm,i=15.9mm,λ=L0/i=250/15.9=15.7,1=0.958σ=N1/1A连墙件=7280/(0.958×424)=17.92N/mm2连墙件稳定σ=17.92N/mm2＜0.85f=174N/mm2,满足要求。11.计算结果脚手架起搭标高为0m，分段脚手架最大标高+59.10m,采用单管落地+拉吊卸荷的搭设形式，从0m开始设3个拉吊段分别是+14.50～+26.50m,+26.50～+38.50m,+38.50～+59.10m。脚手架采用Φ48×3.0钢管，内立杆离墙0.15m；立杆步距1.80m，立杆纵距1.50m，立杆横距0.80m；横向水平杆在下，横向水平杆上设有1根纵向水平杆；拉吊卸荷采用Φ16mm钢丝绳@1.50m,吊环Φ18mm；连墙件按每层两跨布置，脚手架满铺冲压钢脚手板。第9页，共9页 第9页，共9页 第9页，共9页 第9页，共9页'